JPH01299828A - シート状材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スタンピング成形に適した無機繊維強化熱可
塑性樹脂成形用シート状材料に関する。

スタンピング成形とは、機械あるいは油圧プレスを使用
し、金属型によってシートを望む形状に成形することを
言う。この材料は自動車、電気機器その他ＦＲＰが用い
られる用途に同様に使用できる。

〔従来の技術〕

近年、スタンピング成形ができるガラス繊維強化熱可塑
性樹脂シートが多くの文献に紹介されている。また、一
部には自動車部品材料として実際に使用されている。

既存のスタンピング・シートは以下に挙げるような方法
で製造されている。

（イ）強化繊維と熱可塑性樹脂を混合して、押出機を使
用してシート状に形成したもの（押出法） （ロ）マット状の強化繊維材に熱可塑性樹脂を含浸させ
たシート（含浸法） （ハ）　マット状の強化繊維材に熱可塑性樹脂フィルム
を積層したもの（フィルム法） に）短繊維とした強化繊維を水または空気中において開
繊、分散した後、粉末状の熱可塑性樹脂と混合して集積
したもの等である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法にはそれぞれ欠点があり、解決すべき点が多
くある。押出法は、製造に際して強化繊維と熱可塑性樹
脂を押出機中で混合し押し出すので、強化繊維が中断さ
れる。このことは成形体の機械的強度の低下を招くばか
りでなく、予熱中あるいは金型への移動時の形状の保持
を困難にする。

含浸法およびフィルム法は、上記の欠点は改善されるが
強化繊維材として繊維同士が非常に密接したストランド
または織物を使用するので粘度が高く流動性の悪い熱可
塑性樹脂を充分だ含浸することは困難であって、スタン
ピング性の低下、機械特性の低下を意味する。またこの
方法によって得られる成形体の表面には強化繊維の束が
目立ち、外観が悪い。現在実用化されているスタンピン
グ成形体はこの方法が主であるが、スタンピング性を高
めるためにスワーＶマットという高価なマットの使用が
不可欠である。加えて、単層では充分な厚さが得られな
いので、複数のマットを積層する必要があり、製造工程
が非常に込み入ったものとなる。・拳抄紙法は、熱可塑
性樹脂を粉末として使用するので、粒径分布の影響が避
けられなり０かかる粒径分布は、成形体の不均一、熱可
塑性樹脂の流出のため目付の不安定をまねき、機械的特
性の劣化、不経済の原因となる。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者らは、上記した既知のスタンピング成形用シー
トに見られる欠点を総合的に解決し、機械的特性に優れ
、予熱時の形状保持力が大きく、外観が良好で安価なス
タンピング成形用シート状材料を提供するものである。

即ち本発明の要旨は強化繊維としての短繊維状無機繊維
１ｏ−８０％とマトリックスとしての短繊維状熱可塑性
繊維９０−２０重量係が混合分散されたシート状材料に
ある。

本発明に使用される熱可塑性繊維は例えばポリエステル
、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエー
テルケトンなどが挙げられる。

その直径は１〜５００μが適当である。切断長は５〜５
０鴎が適当である。５０■を越える切断は繊維の開繊、
分散を妨げ、成形体の不均一の原因となる。

無機繊維は、例えばガラス繊維、次素繊維、ボロン繊維
等が挙げられる。切断長は５〜５０■が適当であり、熱
可塑性繊維と同程度が良−０５諷未満の切断長の無機繊
維は、充分な機械的特性を与えない。また、５０ｍを越
える切断長は無機繊維の開繊、分散を困難にし、機械的
特性の劣化の原因となる。　　。

本発明にお−ては、繊維の混合分散を水中で行ない、シ
ート化を抄紙技術によって行う。従つて、いずれの繊維
についても付着した集束剤は洗浄などにより除去する必
要がある。

また、無機繊維と樹脂表面の結合力を高めるために、無
機繊維表面をシラン系、ポラン系等のカップリング剤で
あらかじめ処理することが好ましい。しかし、これによ
って両繊維の開繊が妨げられることは避けなければなら
ない。ガラス繊維を懸濁液中で開繊、分散する目的で、
界面活性剤がしばしば使用される。これは本発明におい
て効果のある方法である。しかし抄紙後に洗浄が必要で
ある。炭素繊維の場合、上記のような界面活性剤はガラ
ス繊維の場合に比べてほとんど効果がない。本発明では
、増粘剤、例えばポリアクリルアミド等の水溶性高分子
の１００センチポアズ程度の水溶液中で炭素ｕｉ雄を開
繊、分散するのがよい。

本発明では、抄紙後のマットの形状の保持のためパルプ
状の有機ｙｉｔｍを使用することもできる。これには、
擦り潰したアラミド繊維、ポリエチレン繊維などが使用
される。しかし、本発明はこれらの化合物に限定される
ものではない。

本発明には高度にフィブリル化された繊維を１〜３１１
１１に切断して使用する。本発明での無機繊維の使用割
合は１０〜８０重量％で、熱可塑性樹脂の使用割合は９
０〜２０重ＪＩＪの範囲である。また、形状保持のため
のパルプは、無機繊維と熱可塑性繊維の混合物に対して
１〜１０重量％が適当である。１重量にチ未満のパルプ
量では形状の保持をすることができない。１０Ｍ量チを
越すパルプ量では機械的特性を著しく低下させる。

次に本発明のシート材料の製造方法を記載する。例えば
、集束剤を除去した無機＃１Ｍを界面活性剤あるいは増
粘剤を含有する水溶液中で開繊、分散した後、集束剤を
除去した熱可塑性繊維を投入して開繊、分散した混合懸
濁液とするか、または向繊維をそれぞれ別々に開繊、分
散した混合懸濁液とした後、別に膨潤、分散しておいた
パルプ懸濁液を加え、混合して充分に攪拌する。これを
周知の抄紙機を使用するなどして、厚みのほぼ一定な集
積状物とする。その後に、開繊、分散時に使用した界面
活性剤を洗浄した後、圧搾機にかけ脱水する。残存する
水分を取り除くために乾燥機などを使用して乾燥し、マ
ット状にする。マット状の材料から直接希望の形状に成
形することも可能であるが、これを熱可塑性繊維の融点
以上の温度に加熱し、１０ｋｇ／α２以上の圧力で加圧
、圧縮し、次に加圧したまま降温して、スタンピング・
シートを得ることもできる。

本発明のスタンピング・シートは以下のようにして形成
される。まず、成形に供せられるスタンピング・シート
を適当な大きさに切断し、赤外線加熱炉などの予熱機に
入れ、熱可塑性繊維の融点程度に加熱する。このスタン
ピング・シートは原理的には、熱可塑性繊維の軟化点付
近で成形は可能であるが、成形する形状が複雑な場合に
は、融点以上５０〜１００℃にすることが必要である。

この予熱したシートを水冷によって室温付近に保ったマ
ツチドメタルダイで希望の形に成形する。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 強化繊維として炭素繊維（三菱レイヨン社製バイｏフイ
ｖＴ−１、単糸数１２０００本）を１０ｍに切断した。

熱可塑性繊維には、ポリエーテルイミドを溶融紡糸して
得た繊維を同じく１０譚に切断したものを使用した。こ
れらの繊維は前もって１００℃の湯中で洗浄し、サイズ
剤、油剤を除去した。パルプ状繊維としては、市販のア
ラミド繊維（デュポン社製登録商標、ゲブラー）のドラ
イパルプ（２ｍ長）を使用した。

重量比で炭素繊維／ポリエーテルイミド繊維／ドライパ
ルプ＝　７６　／　２０　／　４を用意した。炭素繊維
、ポリエーテルイミドｍ維は各々約１００センチポアズ
のポリアクリルアミド水溶液中で分散、開繊した懸濁液
とした後、別に膨潤、分散しておいたドライパルプ懸濁
液を加え充分に攪拌した。これを６０メツシユの金網上
に抄紙し、マット状物（目付５００９７ｍ”　）を得た
。

このマットを８枚積層した物を３７５℃に加熱し、１５
０　ｋｇ７ｃｍ”にて０ＦＲＰ板に成形した。この板の
炭素繊維体積含有率１７チであった。

次に、この板に対して、３点曲げ試験を実施したところ
、曲げ強度２！Ｌ５に９７ｗａ”、曲げ弾性率１．７２
×１０３に９／■２　であった。抄紙時の重量損失はほ
とんどなかった。また、スタンプ成形後の表面外観は良
好であった。

比較例１ 実施例１のポリエーテルイミド繊維のかわりに粉末状の
ポリエーテルイミド樹脂を使用し、同様にしてマット状
に抄紙したところ、収量は８５−９６％と低下した。ま
た乾燥後は樹脂粉末がマットより多数脱落し、収率を著
しく下げるばかりか作業性が甚だしく低下した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、短繊維状無機繊維１０〜８０重量％と短繊維状熱可
   塑性繊維９０〜２０重量％が混合分散されたスタンピン
   グ成形用シート状材料。 ２、短繊維状無機繊維１０〜８０重量％と短繊維状熱可
   塑性繊維９０〜２０重量％とから成る混合物に、１〜１
   ０重量％のポリオレフインパルプまたはポリアラミドパ
   ルプが混合分散されたシート状材料。 ３、抄造して得た請求項１又は２記載のシート状材料中
   の熱可塑性繊維を溶融させて得たシート状材料。 ４、短繊維状無機繊維が５〜５０ｍｍである請求項１〜
   ３記載のシート状材料。 ５、一部またはほぼ全部の短繊維状熱可塑性繊維を溶融
   した請求項１〜４記載のシート状材料。